專利名稱：機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力－轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀，特別涉及機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn) 向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)公路運(yùn)輸，而公路運(yùn)輸必須首先保證安全行 車。機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向系是否合格和行車安全有著密切的關(guān)系，由于機(jī)動(dòng)車 的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各個(gè)零件之間存在著裝配間隙，且隨著零件 的逐漸磨損，這些間隙將逐漸增大。此外，轉(zhuǎn)向系各零件受力而產(chǎn)生彈 性變形，也將使轉(zhuǎn)向輪開(kāi)始運(yùn)動(dòng)較方向盤滯后。所以機(jī)動(dòng)車在轉(zhuǎn)向時(shí)， 方向盤必須先空轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使所有傳動(dòng)零件工作表面之間的間隙消除， 轉(zhuǎn)向輪方才轉(zhuǎn)動(dòng)。方向盤的這一空轉(zhuǎn)角度稱為方向盤的自由轉(zhuǎn)角。方向 盤的自由轉(zhuǎn)角是評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向是否靈敏、操縱是否穩(wěn)定的指標(biāo)。適當(dāng)?shù)姆较?盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量對(duì)于緩和道路反沖，使操縱柔和以及避免駕駛員過(guò)度緊張 是有利的。但方向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量不宜過(guò)大。若方向盤從中間位置向左右
的自由轉(zhuǎn)動(dòng)量超過(guò)15。，在汽車行駛中，駕駛員要用較大幅度轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤， 才能控制車輛的行駛方向，且在直線行駛時(shí)會(huì)感到行駛不穩(wěn)定。這些均 會(huì)嚴(yán)重影響行車安全。另外，操縱穩(wěn)定性能良好的汽車，必須有適度的 轉(zhuǎn)向輕便性。如果轉(zhuǎn)向沉重，不僅增加駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且因不能 及時(shí)正確轉(zhuǎn)向而影響行車安全。如果轉(zhuǎn)向太輕，又可導(dǎo)致駕駛員路感不 足或方向發(fā)飄等現(xiàn)象，兩樣都不利于行車安全。所以，GB7258-2004《機(jī) 動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》和GA468-2004《機(jī)動(dòng)車安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》中對(duì)于底盤動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)中關(guān)于轉(zhuǎn)向系的檢測(cè)作了具體的規(guī)定，必須檢測(cè)其 方向盤的最大自由轉(zhuǎn)角和方向盤切向操縱力，而且需采用儀器設(shè)備和客 觀檢測(cè)方法作定量分析。
近年來(lái)，隨著GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》和 GA468-2004《機(jī)動(dòng)車安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》在全國(guó)全面的貫徹執(zhí)行以及 公眾對(duì)行車安全意識(shí)的提高，檢驗(yàn)機(jī)動(dòng)車輛的方向盤轉(zhuǎn)角、自由轉(zhuǎn)角和 方向盤切向操縱力是否合格也越來(lái)越受到重視，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求也越 來(lái)越高，原有的儀器設(shè)備由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜連線眾多，安裝麻煩使用不便， 通用性差且測(cè)量精度及重復(fù)性等都難以滿足目前檢測(cè)的要求，因此需要 有一種通用性強(qiáng)，體積小，重量輕，安裝方便且安裝好后沒(méi)有任何外部 連接線，操作十分簡(jiǎn)單便捷，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確直觀，重復(fù)性好的儀器能夠 快速準(zhǔn)確測(cè)量出各種機(jī)動(dòng)車輛的方向盤轉(zhuǎn)角、自由轉(zhuǎn)角和方向盤切向操 縱力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜連線眾多，安裝麻煩使用不便，通用性差且測(cè)量精度及重 復(fù)性等都難以滿足目前檢測(cè)的要求的缺點(diǎn)，提供一種通用性強(qiáng)，體積小， 重量輕，安裝方便且安裝好后沒(méi)有任何外部連接線，操作十分簡(jiǎn)單便捷， 測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確直觀，重復(fù)性好的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀包括測(cè) 力傳感器、測(cè)角傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和液晶顯示器，其特點(diǎn)是，還設(shè) 置有一個(gè)方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，它由兩爪構(gòu)成一個(gè)架身的雙爪架和一個(gè)爪的 單爪架組成，雙爪架相對(duì)固定，單爪架的單爪置于雙爪架后部旋緊架的 槽內(nèi)，對(duì)雙爪架作相對(duì)滑動(dòng)，旋緊架的上部置有旋緊帽，用于固定單爪架的滑動(dòng)，所述的測(cè)力傳感器置于機(jī)動(dòng)車方向盤的外緣，測(cè)量施加在方 向盤上的切向力，所述的測(cè)角傳感器采用電子陀螺傳感器，測(cè)量機(jī)動(dòng)車 方向盤的轉(zhuǎn)角；由測(cè)力傳感器和測(cè)角傳感器測(cè)得的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力 一轉(zhuǎn)向角通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊發(fā)送至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的有益效果是采用三爪式方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，使檢測(cè)儀安裝 便捷、快速；能直接在液晶顯示器上顯示轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向角的測(cè)量值； 采用陀螺傳感器測(cè)轉(zhuǎn)角，精度高，讀書(shū)穩(wěn)定，能多圈測(cè)量無(wú)需另記圈數(shù); 通過(guò)Zigbee無(wú)線傳送方式將檢測(cè)結(jié)果同步發(fā)送至聯(lián)機(jī)電腦以滿足設(shè)備 聯(lián)網(wǎng)的要求；測(cè)量精度高，重復(fù)性好，能適應(yīng)各種車型；檢測(cè)儀使用普 通五號(hào)電池供電，可連續(xù)工作8小時(shí)以上，也可使用2節(jié)充電電池，電 池更換方便；安裝快捷，操作簡(jiǎn)便，安裝好后沒(méi)有任何外部連線，可以 由檢驗(yàn)員獨(dú)自完成檢驗(yàn)；體積小，重量輕，攜帶方便。


圖l為本發(fā)明的電氣框圖2為本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖3為本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施例方式
由圖l-圖3所示，機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀包括測(cè)力傳 感器、測(cè)角傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和液晶顯示器，其特點(diǎn)是，還設(shè)置有 一個(gè)方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，它由兩爪構(gòu)成一個(gè)架身的雙爪架1和一個(gè)爪的單 爪架5組成，雙爪架l相對(duì)固定，單爪架5的單爪置于雙爪架后部旋緊 架4的槽內(nèi)，對(duì)雙爪架l作相對(duì)滑動(dòng)，旋緊架4的上部置有旋緊帽3， 用于固定單爪架的滑動(dòng)，所述的測(cè)力傳感器6采用應(yīng)變傳感器，置于機(jī) 動(dòng)車方向盤的外緣，測(cè)量施加在方向盤上的切向力，所述的測(cè)角傳感器采用電子陀螺傳感器，測(cè)量機(jī)動(dòng)車方向盤的轉(zhuǎn)角；由測(cè)力傳感器和測(cè)角 傳感器測(cè)得的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊發(fā)送 至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。單爪架5的單爪滑動(dòng)范圍在300mm 600mm之間，通過(guò) 旋緊架4上的旋緊帽3固定，使用時(shí)，機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢 測(cè)儀是通過(guò)增設(shè)的方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)卡在方向盤上。 (1)轉(zhuǎn)向角測(cè)量
釆用MEMS工藝制作的電子陀螺傳感器測(cè)量出沿其轉(zhuǎn)軸平面旋轉(zhuǎn)的 角速度，我們用MCU產(chǎn)生了一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間t,每隔時(shí)間t即對(duì)電子陀螺 傳感器進(jìn)行采樣，這樣可得到在基準(zhǔn)時(shí)間t內(nèi)角速度，對(duì)角速度進(jìn)行積 分，即可得到其在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)過(guò)的角度。當(dāng)t足夠小時(shí)，即可得 到較為準(zhǔn)確的角度。由于其角速度的產(chǎn)生只于旋轉(zhuǎn)平面有關(guān)，不論其在 任何位置，只有在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)才被計(jì)算。因此只要將旋轉(zhuǎn)平面與 方向盤旋轉(zhuǎn)平面平行即可準(zhǔn)確測(cè)量旋轉(zhuǎn)的角度。
式中a為旋轉(zhuǎn)的角度，w為角速度，^為積分采樣間隔，r為旋轉(zhuǎn)過(guò)程的 時(shí)間。
檢測(cè)儀采用本方案克服了現(xiàn)有產(chǎn)品機(jī)械刻度盤指示方式的安裝繁 瑣，無(wú)電子顯示，信號(hào)無(wú)法傳輸或編碼器一重錘方式的顯示信號(hào)較難穩(wěn) 定，多圈測(cè)量時(shí)電纜易纏繞的弊端。
因而使本檢測(cè)儀能做到重量輕，精度高，無(wú)任何外部連線，能直觀 數(shù)字顯示，無(wú)線通訊等優(yōu)點(diǎn)。 (2)方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)幾何學(xué)原理等腰三角形中的三個(gè)頂點(diǎn)必定可以切一個(gè)圓；等腰三角形底邊固定后，隨著高的變化，分別可外切不同直徑的圓。本結(jié) 構(gòu)采用三個(gè)卡爪來(lái)卡緊方向盤。由于方向盤有大小，采用兩卡爪相對(duì)固 定，也就是這兩爪用一個(gè)架身，簡(jiǎn)稱雙爪架；另一個(gè)爪可對(duì)這兩爪作相 對(duì)滑動(dòng)，簡(jiǎn)稱單爪架。國(guó)內(nèi)絕大部分汽車方向盤在300mm 600mm間。 因此，只要把雙爪與單爪的滑動(dòng)范圍控制在300mm 600mm之間，就能 適用不同直徑的汽車方向盤。另外測(cè)力傳感器6安裝在操作把手7下的 活動(dòng)爪架內(nèi)，確保操作時(shí)測(cè)得的力值永遠(yuǎn)為方向盤的切向力。 (3)Zigbee無(wú)線通訊
Zigbee是一種新興的近距離，低復(fù)雜度，低功耗，底數(shù)據(jù)速率，低 成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本儀表通過(guò)其智能化核心微處理機(jī)的串行通訊 UART口，實(shí)現(xiàn)與ZigBee無(wú)線通訊芯片的硬件連接，通過(guò)對(duì)應(yīng)用層軟件 的編制實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)再由ZigBee芯片中的網(wǎng) 絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳或網(wǎng)絡(luò)傳 輸，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊?zhǔn)確。
根據(jù)本檢測(cè)儀的特點(diǎn)，首次采用了Zigbee無(wú)線通訊的方式，使檢測(cè) 儀做到耗電省(僅用兩節(jié)5號(hào)電池)、輕便、無(wú)外部連線(安裝使用方便)。
檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)
1. 采用結(jié)構(gòu)合理的方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，檢測(cè)儀安裝便捷、快速；
2. 能直接在儀表液晶面板上顯示轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向角的測(cè)量值；
3. 采用陀螺傳感器測(cè)轉(zhuǎn)角，精度高，讀書(shū)穩(wěn)定，能多圈測(cè)量無(wú)需另 記圈數(shù)；
4. 能通過(guò)Zigbee無(wú)線傳送方式將檢測(cè)結(jié)果同步發(fā)送至聯(lián)機(jī)電腦以 滿足設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的要求；
5. 測(cè)量精度高，重復(fù)性好，能適應(yīng)各種車型；6. 使用普通五號(hào)電池供電，可連續(xù)工作8小時(shí)以上，也可使用2節(jié) 充電電池，電池更換方便；
7. 安裝快捷，操作簡(jiǎn)便，安裝好后沒(méi)有任何外部連線，可以由檢驗(yàn) 員獨(dú)自完成檢驗(yàn)；
8. 體積小，重量輕，攜帶方便。
權(quán)利要求
1. 機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力—轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀包括測(cè)力傳感器、測(cè)角傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和液晶顯示器，其特征在于，還設(shè)置有一個(gè)方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，它由兩爪構(gòu)成一個(gè)架身的雙爪架和一個(gè)爪的單爪架組成，雙爪架相對(duì)固定，單爪架的單爪置于雙爪架后部旋緊架的槽內(nèi)，對(duì)雙爪架作相對(duì)滑動(dòng)，旋緊架的上部置有旋緊帽，用于固定單爪架的滑動(dòng)，所述的測(cè)力傳感器置于機(jī)動(dòng)車方向盤的外緣，測(cè)量施加在方向盤上的切向力，所述的測(cè)角傳感器采用電子陀螺傳感器，測(cè)量機(jī)動(dòng)車方向盤的轉(zhuǎn)角；由測(cè)力傳感器和測(cè)角傳感器測(cè)得的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力—轉(zhuǎn)向角通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊發(fā)送至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力一轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀，其 特征在于，單爪架5的單爪滑動(dòng)范圍在300mm 600mm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力—轉(zhuǎn)向角檢測(cè)儀，包括測(cè)力傳感器、測(cè)角傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和液晶顯示器，特點(diǎn)是，還設(shè)置有一個(gè)方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，它由雙爪架和單爪架組成，單爪架的單爪置于雙爪架后部旋緊架的槽內(nèi)，旋緊架的上部置有旋緊帽，用于固定單爪架的滑動(dòng)，所述的測(cè)力傳感器置于機(jī)動(dòng)車方向盤的外緣，測(cè)量施加在方向盤上的切向力，所述的測(cè)角傳感器采用電子陀螺傳感器，測(cè)量機(jī)動(dòng)車方向盤的轉(zhuǎn)角；由測(cè)力傳感器和測(cè)角傳感器測(cè)得的機(jī)動(dòng)車方向盤轉(zhuǎn)向力—轉(zhuǎn)向角通過(guò)Zigbee無(wú)線通訊發(fā)送至遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的有益效果是采用三爪式方向盤鎖緊機(jī)構(gòu)，使檢測(cè)儀安裝便捷，能直接在液晶顯示器上顯示轉(zhuǎn)向力、轉(zhuǎn)向角的測(cè)量值；采用陀螺傳感器測(cè)轉(zhuǎn)角，精度高，讀數(shù)穩(wěn)定，能多圈測(cè)量無(wú)需另記圈數(shù)；通過(guò)Zigbee無(wú)線傳送方式將檢測(cè)結(jié)果同步發(fā)送至聯(lián)機(jī)電腦以滿足設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的要求。
文檔編號(hào)G01C19/00GK101417671SQ200810200118
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者鳳 亓, 姚善根, 弢 徐, 蔣宇晨, 袁雄鶴, 青 顧 申請(qǐng)人:上海西派埃自動(dòng)化儀表工程有限責(zé)任公司